JPH03192717A - Ｘ線露光用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ線露光用マスクおよびその製造方法に関し
、さらに詳しくは、大面積の微細な回路パターンを半導
体基板などの被加工物上に転写するＸ線露光に使用する
のに好適なＸ線露光用マスクおよびその製造方法に関す
る。

［従来の技術］ Ｘ線露光は、０．５４以下の分解能を持つ写真蝕刻技術
として次世代の超高集積回路や微細電子デバイスの製造
工程の一つとして用いられようとしている。Ｘ線露光の
原理は、第４図に示すように、薄いＸ線透過膜２２上に
Ｘ線吸収体２３で回路パターンを描いたＸ線露光用マス
ク２４を通して被加工物２６上に塗布されたＸ線レジス
ト２５上にＸ線２１を照射することによって、レジスト
に回路を焼き付けるものである。

Ｘ線露光に使用されるＸ線の波長は５〜２０人で、物質
に吸収され易いため、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホ
ウ素等の薄膜がＸ線透過膜として用いられる。十分なマ
スクコントラストを得るためには、Ｘ線吸収体として、
厚さ０．５〜１脚の金、タングステン、タンタル等の重
金属を用いなければならない。これらの重金属を所望の
回路パターンに形成するために、吸収体がタングステン
やタンタルの場合は反応性イオンエツチング法、金の場
合は電気鍍金法が用いられる。

第５図はタングステンを吸収体とするＸ線露光用マスク
の製造工程の一例を示す工程図である。

まず、第５図（ａ）に示すように、シリコン基板６上に
化学的気相成長法により厚み１〜２迦の窒化ケイ素膜５
を形成し、その上にスパッタ法等で厚み０．５〜１１Ｊ
ＩＲのタングステンｍ８を形成する。さらに、タングス
テンｌｌ１Ｂ上に電子線レジスト２を塗布して電子線描
画装置によって所望の回路パターンを描き、レジスト２
を現像して回路パターンを得る。

次に第５図（ｂ）に示すように、電子線レジスト２をマ
スクとして反応性イオンエツチングによりタングステン
膜８をエツチングする。電子線レジストのエツチング耐
性が小さい場合は、タングステン膜とレジストの間に二
酸化ケイ素膜を挟み、レジストをマスクとして二酸化ケ
イ素膜をエツチングした後に、二酸化ケイ素膜をマスク
としてその下のタングステン膜をエツチングする方法も
行われる。

最後に第５図（Ｃ）に示すように、裏面よりシリコン基
板６をエツチングしてＸ線露光用マスクを完成する。

第６図は、金を吸収体とするＸ線露光用マスクの製造工
程の一例を示す工程図である。まず第６図（ａ）に示す
ように、シリコン基板６上に化学的気相成長法で厚み１
〜２−の窒化ケイ素膜５を形成し、その上に数百〜千人
の厚さの金属膜４をスパッタ法等によって形成する。さ
らにその上に、厚み１脚程度の二酸化ケイ素膜３を化学
的気相成長法で形成し、電子線レジスト２を塗布する。

電子線描画で所望の回路パターンを電子線レジスト２上
に形成する。

次に、第６図（ｂ）に示すように、レジスト２をマスク
にして二酸化ケイ素膜３を反応性イオンエツチング法で
エツチングし、レジストを剥離する。

そして第６図（Ｃ）に示すように、電気鍍金により金属
膜上に選択的に金７を鍍金する。その後、二酸化ケイ素
膜３を除去しく第６図（ｄ））、次いで金属膜４を除去
して、最後に裏面よりシリコン基板６をエツチングし、
マスクを完成する（第６図（ｅ））。二酸化ケイ素膜３
の代わりに窒化ケイ素膜や有機膜を使うこともある。

［発明が解決しようとする課題］ 以上述べたＸ線露光用マスクの製造方法では、線幅が０
．３／Ｊ！＃ｌ程度以上のパターンは比較的容易に形成
できるが、それ以下、特に０．１／ＪＪＩ以下の線幅の
パターンは、以下に述べるように非常に難しい。

即ち、第５図に示したようなタングステンやタンタルの
吸収体パターンを反応性イオンエツチングによって形成
する方法では、重金属上に塗布した電子線レジストを電
子線描画装置で露光するときに下地の重金属からの後方
散乱電子の影響が大ぎいので０．１庫以下のレジストパ
ターンを形成するのは非常に難しい。また、タングステ
ンやタンタルの反応性イオンエツチングには四弗化炭素
や六弗化硫黄がエツチングガスとして使用されるが、エ
ツチング中にむき出しとなった重金属の側壁部がエツチ
ングガスと反応してエツチングされるため、厚み０．５
〜１腐の重金属を０．　ＩＮ１以下の幅にエツチングす
るのは難しい。

一方、第６図に示したような電気鍍金で吸収体パターン
を形成する方法では、電子線レジストは二酸化ケイ素や
窒化ケイ素等の軽元素上に塗布されているため、電子線
描画は比較的容易であるが、レジストを厚くするとやは
り０．１１ＩＩｒ１以下のパターンを解像するのは難し
い。また、エツチングで厚み約１＃の二酸化ケイ素膜や
窒化ケイ素膜に幅０．１１ＪＩＩＩ以下の細い溝を掘る
のは難しい。また、電気鍍金では細い溝に鍍金液が入り
にくいため、０、１ＪＩ！ｆｔ以下の金パターンを得る
のは難しい。

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、０．１１１ＩＲ以下のＸ線吸収体パターン幅を有し得
るＸ線露光用マスクおよびその製造方法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、マスク基板上に形成されたシリコンパターン
の側壁に重金属が付着し、該重金属が所望のＸ線吸収体
パターンを形成していることを特黴とするＸ線露光用マ
スク、およびマスク基板上に、側壁部のみにシリコンが
露呈したシリコンパターンよりなる凹凸形状を形成する
工程と、該側壁部に選択的に重金属を付着させる工程と
を備えてなることを特徴とするＸ線露光用マスクの製造
方法である。

［作用］ 本発明では、マスク基板上に形成したシリコン側壁に重
金属を付着させ、その重金属膜の厚みを線幅とする吸収
体パターンとするため、０．１ｆｉ以下の線幅の吸収体
パターンを容易に得ることができる。

［実施例１ 次に、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は、本発明に係るＸ線露光用マスクの一実施例を
示す断面図、第２図は本発明に係るＸ線露光用マスクの
製造方法の一実施例を示す工程図である。

最初に第２図を参照しながら製造方法について説明する
。図中、第５図および第６図と重複する部分については
同一番号を付し、その説明を省略する。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板６の上
にマスク基板となる厚み１〜数庫の窒化ケイ素膜５を形
成する。マスク基板材料としては、炭化ケイ素、窒化ホ
ウ素等も使用できる。その上に、化学的気相成長法、ス
パッタ蒸着法等で厚み０．５〜１塵のシリコン膜９を形
成する。ざらにその上に、化学的気相成長法、スパッタ
蒸着法等によって数百〜数千人の厚みの二酸化ケイ素ｌ
ｌｌ３を形成し、その表面に電子線レジスト２を塗布す
る。

次いで、電子線描画装置で回路パターンを描画した後、
レジスト２を現像してレジストパターンを得る。

次に、レジスト２をマスクとして二酸化ケイ素膜３をエ
ツチングし、さらにレジスト２、二酸化ケイ素膜３をマ
スクとしてシリコン膜９をエツチングする（第２図（ｂ
））。エツチングされたシリコンの側壁は急峻でなけれ
ばならないので、エツチングには塩素系ガスを用いた反
応性イオンエツチング法を用いることが望ましい。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、レジスト２を剥離し
た後、むき出しとなったシリコン膜９の側壁に化学的気
相成長法によってタングステン１０を付着させる。最後
に裏面よりシリコン基板６をエツチングし、第２図（ｄ
）に示すＸ線露光用マスクを完成する。

次に、本方法の主要部となるタングステンのシリコン側
壁への付着の原理である化学的気相成長法について第３
図を参照して説明する。第３図はタングステンを付着さ
せるシリコン側壁部分の拡大断面図である。基板を真空
槽の中に入れ、１ＴＯｒｒ以下の圧力で六弗化タングス
テンガスを導入すると、シリコン側壁部で六弗化タング
ステン分子１３がシリコン原子によって還元され、ＷＦ
６　＋３／２　Ｓ　ｉ→Ｗ＋　３／２　Ｓ　ｉ　Ｆ４の
反応式で表される反応によって生成したタングステン原
子１５がシリコン表面に堆積し、四弗化ケイ素分子１４
は気体となって真空中に拡散する。この還元反応は二酸
化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁物上では起こらないので
、シリコン側壁部へのみ選択的にタングステンを付着さ
せることができる。

また、六弗化タングステンガス（ＷＦ６）に水素ヤンラ
ン（Ｓ　！　Ｈ４）等のガスを混合すると、これらのガ
スによって六弗化タングステンを還元することができる
ため、シリコンを消費せずにタングステンを堆積するこ
とも可能である。堆積するタングステンの膜厚は、堆積
時間によって簡単に制御でき、０．１．ｕ以下の膜厚は
容易に得られる。

第１図は本発明に係るＸ線露光用マスクの一例の断面図
であるが、このマスクではタングステンの膜厚が線幅と
なるため、０．１ｍ以下の線幅のパターンを容易に得る
ことができる。この図ではシリコン膜、二酸化ケイ素膜
が付いたままなので、Ｘ線露光に使用する際にはこれら
の膜によるＸ線の吸収が起こるが、露光にはそれほど影
響しない。

また、側壁に付着させたタングステンの厚みが０、　Ｉ
Ｊ程度以上あれば、タングステンパターンを自立させる
ことが可能なので、湿式エツチングで二酸化ケイ素膜、
シリコン膜を取り去って窒化ケイ素膜上にタングステン
の吸収体パターンのみ残すこともできる。

なお本実施例ではＸ線吸収体である重金属がタングステ
ンの場合について述べたが、モリブデン、タンタル等の
他の重金属でもよい。モリブデンの場合は、例えばＷＦ
６の代わりにＭＯＦ６を用いればよい。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によればＸ線吸収体の線幅が
０．１期以下であるＸ線露光用マスクおよびその製造方
法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸ線露光用マスクの一実施例の断面図
、第２図は本発明のＸ線露光用マスクの製造方法の一実
施例を工程順に示す工程図、第３図は本発明の方法の一
例のタングステン付着工程におけるシリコン側壁部分の
拡大断面図、第４図はＸ線露光の原理を示す説明図、第
５図および第６図は従来のＸ線露光用マスクの製造方法
の一例を工程順に示す工程図である。 １・・・電子線　　　　　　２・・・電子線レジスト３
・・・二酸化ケイ素膜　　４・・・金属膜５・・・窒化
ケイ素膜　　　６・・・シリコン基板７・・・金　　　
　　　　　８・・・タングステン膜９・・・シリコン膜
　　　　１０・・・タングステン１３・・・六弗化タン
グステン分子 １４・・・四弗化ケイ素分子 １５・・・タングステン原子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク基板上に形成されたシリコンパターンの側
   壁に重金属が付着し、該重金属が所望のＸ線吸収体パタ
   ーンを形成していることを特徴とするＸ線露光用マスク
   。
2. （２）マスク基板上に、側壁部のみにシリコンが露呈し
   たシリコンパターンよりなる凹凸形状を形成する工程と
   、該側壁部に選択的に重金属を付着させる工程とを備え
   てなることを特徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。